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入道雲はどうしてできるの?

入道雲はどうしてできるの?

こたえ:暖かくしめった空気が大きなエネルギーで高く持ち上げられるためです

夏の空でよく見られる入道雲(にゅうどうぐも)は、30分から1時間ていどの短い時間で、せまいはん囲に激(はげ)しい雨を降らせる雲です1。力持ちの体の大きなお坊(ぼう)さんを「入道」といい、雲の形が力こぶのある入道に似ていることから、入道雲という名前がつけられました。気象用語で「積乱雲(せきらんうん)」と呼ばれる雲の1つです。

積乱雲の広がりは数kmから十数kmで、高さは10kmを超(こ)えます。こんなに大きな積乱雲はどのようにつくられるのでしょうか。まず、雲がどのようにできるのかを確認しましょう(関連記事「雲は何からどうやってできるの」、「雲はどうしていろいろと形をかえるの」)。雲は、上空へとのぼっていく空気の流れ「上昇気流(じょうしょうきりゅう)」によって発生します。上昇気流が起きる理由の1つは、地上付近の空気が温められること。空気のかたまりが温まると、体積が大きくなって周りの空気より軽くなり、上昇するのです。

上空の気圧は低いため、上昇した空気のかたまりはさらに膨張(ぼうちょう)します。空気には体積が増えると温度が下がる性質があるので、上昇するにつれ、今度は空気のかたまりの温度が低下していきます。すると、空気がふくむことのできる水蒸気の最大量〔飽和水蒸気量(ほうわすいじょうきりょう)〕に達し、水てきや氷のつぶができます。これが上空の空気に浮(う)かび、雲となります。

積乱雲が発生・発達しやすい条件は[1]大気の状態が不安定なこと、[2]暖かくしめった空気があること、[3]空気を高く持ち上げるエネルギーがあることの3つです。

1]の「大気の状態が不安定」とは、上空に寒気(かんき)が、地上に暖気(だんき)の層があり、その気温差が大きく、強い上昇気流が起きやすい状態を指します。[2]の暖かくしめった空気は、雲のもととなります。[3]の「持ち上げるエネルギー」とは、雲ができるとき、水蒸気が水になるときに発生している「凝結熱(ぎょうこねつ)」という熱のことです。この熱で雲が膨張し,浮き上がる力〔浮力(ふりょく)〕が生まれて雲がより高く上昇します

こうして、上空に強い寒気が入っていたり、強い日ざしによって地上付近の空気が温められていたり、暖かくしめった空気があったり、といった条件がそろうと、雲は自分の力で垂直方向にモクモクと成長し、地上付近から10km以上の高さまで達する積乱雲がつくられるのです。

 

激しい雨を降らせた積乱雲はだんだん上昇気流が弱まり、30分から1時間ほどで消えます2。けれども、上空と地上の気温差が大きく、地上付近に暖かくしめった空気が次々と流入してくる場合は、エネルギーが弱まりにくい構造の積乱雲が発生し、数時間にもわたって激しい雨を降らせ続けることがあります。このタイプの積乱雲を「スーパーセル型積乱雲」(スーパーセル)といいます。スーパーセルは、ゲリラ豪雨(ごうう)や竜巻(たつまき)、ダウンバーストの原因の1つだとされています。

参考資料

1)国土交通省 気象庁「積乱雲ってどんな雲?」:https://www.jma.go.jp/jma/kishou/know/tenki_chuui/tenki_chuui_p2.html

2)北海道庁「ゲリラ豪雨について」『地球温暖化対策検討部会だより』.2013328,21号:http://www.pref.hokkaido.lg.jp/ns/nkk/grp/ondanka_21.pdf

監修者:大山光晴

1957年東京都生まれ。東京工業大学大学院修士課程修了。高等学校の物理教諭、千葉県教育委員会指導主事、千葉県立長生高等学校校長等を経て、現在、秀明大学学校教師学部教授として「理数探究」や「総合的な学習の時間」の指導方法について講義・演習を担当している。科学実験教室やテレビの実験番組等への出演も多数。千葉市科学館プロジェクト・アドバイザー、日本物理教育学会常務理事、日本科学教育学会及び日本理科教育学会会員、月刊『理科の教育』編集委員等も務める。

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